Le film a été réalisé par les deux réalisateurs de La Belle et la bête (1991).
Trousdale et Wise ont séjourné en France, à Paris, en 1993, afin de noter les détails de la capitale, en particulier ceux de Notre Dame de Paris.
Pendant ce temps, les directeurs du studio Disney Feature Animation France, à Montreuil, ont été aux Etats-Unis afin de coopérer avec les équipes américaines en place.
Afin de donner un grand réalisme aux dessins, les acteurs des voix originales, Demi Moore pour Esmeralda et Tom Hulce pour Quasimodo, ont été filmés et observés par les animateurs afin de reproduire au mieux le mouvement des lèvres.
Du Bossu de Notre-Dame à Kuzco, l'empereur mégalo en passant par Hercule et Tarzan, de nombreux plans des dessins animés Disney sont désormais tournés dans les locaux parisiens du studio ; c'est aussi le cas d'Atlantide, l'empire perdu. De mai 1999 à novembre 2000, les membres de Walt Disney Feature Animation France ont peint 213 des 1392 décors d'Hercule. De plus, le personnage d'Helga Sinclair a été totalement créé et supervisé à Paris par Yoshimichi Tamura.
Durant la chanson de Quasimodo au début du film, on peut apercevoir plusieurs personnages Disney cachés parmi les rues de Paris : en effet, Belle de La Belle et la Bête marche dans la rue en lisant un livre, comme à son habitude, deux passants transportent un sanglier à la broche qui ressemble comme deux gouttes d’eau à Pumbaa, et un autre villageois tente semble-t-il de vendre le tapis volant d’Aladdin.
Dans la version originale du film, deux des trois gargouilles qui tiennent compagnie à Quasimodo s’appellent Victor et Hugo : un hommage évident à l’auteur de l’œuvre originale.
Les chants latins que l’on peut entendre à de nombreuses reprises dans le film sont de véritables chants grégoriens.
Le Bossu de Notre-Dame est le film préféré de Michael Eisner, PDG de la Walt Disney Company lors de la sortie du film.
Hué et maltraité par les habitants de Paris à la fin du festival des fous, Quasimodo reçoit de nombreuses tomates. Il s’agit d’un anachronisme, les premières tomates ayant été ramenées d’Amérique, qui n’avait pas encore été découverte à l’époque.